一种发动机ECU点火测试系统的制作方法

本实用新型涉及发动机测量控制的技术领域，更具体地，涉及一种发动机ECU点火模拟测试系统。

背景技术：

发动机电子控制单元（ECU）主要功能之一是在不同的车辆转速下，把握好打火时机，从而获得最高的燃烧做工效率。目前，工厂生产中对发动机ECU的性能质量检测，主要通过一台大型的转速调节设备，输入到被测ECU后，将打火信号显示在一个真实的铁质圆盘上，通过肉眼观察圆盘上点火点落在圆盘相应刻度上，得出点火提前角，并需要结合当前转速，人工判断当前的点火提前角是否与当前转速相匹配，从而判断ECU的性能是否合格。

然而，现有的机器模拟需要手工调节转速，并用肉眼观察点火提前角并做记录；这种测试方式的技术设备笨重、成本高、智能化程度较低，且系统成本高、记录判断工作不够准确，限制了现有机器设备的应用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种便于携带与安装、系统成本低、记录判断准确的发动机ECU点火测试系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种发动机ECU点火测试系统，包括PC上位机、单片机控制模块、ECU模块、电源模块及数据采集模块，所述单片机控制模块的输入端通过通讯接口电路与PC上位机连接，用于接收PC上位机发送的数据进行运算并合成转速信号；所述ECU模块与单片机控制模块的输出端通讯连接，用于接收来自单片机控制模块的转速信号，并输出点火信号；所述数据采集模块连接于单片机控制模块、ECU模块的输出端和PC上位机，用于采集来自ECU模块的点火信号和来自单片机控制模块的转速信号；所述PC上位机与数据采集模块连接，用于分析点火信号与转速信号并计算点火提前角；所述电源模块与单片机控制模块、ECU模块及数据采集模块连接。

本实用新型的发动机ECU点火测试系统，通过PC上位机输入并发送转速参数、采样参数给单片机控制模块合成运算，模拟手工机械模型的输入波形，通过单片机控制模块将可设定的输入转速产生包含一正半波、一负半波、且相位差10°~40°可调的5V方波；通过ECU模块的设置接收转速信号点火并将点火信号输出；通过数据采集模块采集转速信号和点火信号，通过PC上位机分析输入的转速信号与输出的点火信号的时间差，计算得出不同转速下的点火提前角，以检测ECU点火是否符合标准，判定ECU程序是否正常工作；通过电源模块的设置为单片机控制模块、ECU模块及数据采集模块提供稳定的电压，保证各模块的正常工作。

优选地，所述单片机控制模块采用STC15F2k60S2单片机，所述单片机输出信号为P11、 P12两路方波信号。单片机采用STC最新推出的STC15F2k60S2系列芯片，无需晶振电路，外围及其精简，易用，性价比高。

优选地，所述通讯接口电路包括CH340T-TSSOP20 USB转串口芯片，所述PC上位机上装有用于将USB接口映射为串口的驱动程序；所述通讯接口电路连接于单片机的P3.0 RxD引脚、P3.1 TxD引脚。CH340T-TSSOP20 USB转串口芯片比PL2303芯片更稳定可靠，将USB接口映射成串口，供PC上位机与单片机通讯使用。

优选地，所述单片机上连接有第一放大电路，所述第一放大电路连接于ECU的转速输入引脚；所述第一放大电路由电阻R4、R5、R6、R7和TL082放大器A组成，所述电阻R4、R5连接于TL082放大器A的反向输入端和输出端，所述电阻R6、R7连接于TL082放大器A的正向输入端；所述P11路方波信号由TL082放大器A的反向输入端输入，所述P12路方波信号由TL082放大器A的正向输入端输入。第一放大电路的设计应用了TL082集中运放芯片进行差分电路减法运算，把单片机的两路信号P11、P12进行合成激励out引脚，形成满足ECU转速输入引脚的电平。按如下公式进行计算：

Vout=((R5+R4)/R5) * (P12*R7/(R6+R7) – P11*R4/(R5+R4))

优选地，所述ECU模块上设有第二放大电路，所述第二放大电路包括电阻R11、电阻R12和TL082放大器B；所述电阻R11、R12并联连接于TL082运算放大器的正向输入端，所述TL082放大器B的反向输入端与输出端连接；所述点火信号由正向输入端输入，由输出端输出。ECU发射的ignite点火信号经过TL082放大器B运放后的射极跟随整形输出out1引脚。

优选地，所述数据采集模块为采用NI的PCI-6221数据采集卡；所述数据采集模块的输入端分别与TL082放大器A的输出端、TL082放大器B的输出端连接；所述数据采集模块的输出端与PC上位机通过PCI接口连接。数据采集卡采用NI的PCI-6221，具有16位，250 ks/s，16路模拟输入的特性；数据采集卡有2个输入，每个输入可有125ks/s的分辨率，满足设计要求；输入1为单片机的波形合成激励out引脚，输入2为ECU的ignite点火信号经过运放后的射级跟随整形输出out1引脚，并且通过分压电路的200V左右的输出压制在数据采集卡可接受的范围内输入。

优选地，所述电源模块包括电源电路，所述电源电路由变压器、整流桥、LM7812稳压芯片、LM7912稳压芯片、LM7805稳压芯片和若干电容组成，所述LM7812稳压芯片的输入端与LM7912稳压芯片的输入端与整流桥的输出端连接，所述LM7812稳压芯片的接地端与LM7912稳压芯片的接地端连接，所述LM7812稳压芯片的输出端与LM7912稳压芯片的输出端与LM7805稳压芯片的输入端连接。系统电源由220V输入后外接9V带中间抽头的变压器，过全桥整流后，经LM7812与LM7912稳压芯片，可得到正负12V的电压，该电压有两个用处：一为后面的波形合成运放芯片提供电源，二为12V转220V逆变提供输入电源。电源模块最后用LM7805稳压成5V供单片机系统使用。

优选地，所述发动机ECU点火测试系统还包括升压电路，所述升压电路采用12V转220V逆变稳压模块，与ECU模块连接。ECU需要输入200V左右电压，为安全起见，不直接引人交流电源稳压，使用12V转220V逆变稳压模块。

优选地，所述PC上位机上装载有用于设置串口参数、转速参数、采样参数及显示测试结果的LabVIEW软件。PC上位机的LabVIEW软件自动测试与记录测试数据，模拟手工机械模型的输入波形，实现计算机智能测试多个转速点与判断、记录测试结果的无纸化管理，帮助企业分析车辆ECU的性能，解决现有技术的记录、判断的工作，并极大降低系统成本；其中，转速参数可设定，常为3个转速段输入：400rpm、4000rpm、8000rpm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的发动机ECU点火测试系统，包括通讯连接的PC上位机、单片机控制模块、ECU模块、电源模块及数据采集模块； PC上位机可自动测试与记录ECU在不同设定转速下的性能，单片机控制模块可模拟手工机械模型的输入波形，将输入的转速参数运放合成为一正半波、一负半波的转速波形信号；ECU接收转速信号后发射点火信号，数据采集模块采集转速信号与点火信号，并由LabVIEW软件分析转速信号与点火信号的时间差计算得到点火提前角，并判定ECU程序是否正常工作；本实用新型实现了计算机智能测试多个转速点与判断、记录测试结果的无纸化管理，帮助企业分析车辆ECU的性能，解决现有技术的记录、判断的工作，并极大降低系统成本。

附图说明

图1为实施例一的发动机ECU点火测试系统的系统框图；

图2为发动机ECU点火测试系统的单片机控制模块电路；

图3为发动机ECU点火测试系统的通讯接口电路；

图4为发动机ECU点火测试系统的放大电路；

图5为发动机ECU点火测试系统的电源电路。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

如图1至图5所示为本实用新型的第一实施例，包括PC上位机、单片机控制模块、ECU模块、电源模块及数据采集模块，单片机控制模块的输入端通过通讯接口电路与PC上位机连接，用于接收PC上位机发送的数据进行运算并合成转速信号； ECU模块与单片机控制模块的输出端通讯连接，用于接收来自单片机控制模块的转速信号，并输出点火信号；数据采集模块连接于单片机控制模块、ECU模块的输出端和PC上位机，用于采集来自ECU模块的点火信号和来自单片机控制模块的转速信号； PC上位机与数据采集模块连接，用于分析点火信号与转速信号并得出点火提前角；电源模块与单片机控制模块、ECU模块及数据采集模块连接。

具体地，如图2所示，单片机控制模块采用STC15F2k60S2单片机，无需晶振电路，外围及其精简，易用，性价比高，单片机输出信号为P11、 P12两路方波信号；如图3所示，通讯接口电路包括CH340T-TSSOP20 USB转串口芯片， PC上位机上装有用于将USB接口映射为串口的驱动程序；通讯接口电路连接于单片机的P3.0 RxD引脚、P3.1 TxD引脚；如图4所示，单片机上连接有第一放大电路，所述第一放大电路连接于ECU的转速输入引脚；第一放大电路由电阻R4、R5、R6、R7和TL082放大器A组成，电阻R4、R5连接于TL082放大器A的反向输入端和输出端，电阻R6、R7连接于TL082放大器A的正向输入端； P11路方波信号由TL082放大器A的反向输入端输入， P12路方波信号由TL082放大器A的正向输入端输入，把单片机的两路信号P11、P12进行合成激励out引脚，形成满足ECU转速输入引脚的电平；ECU模块上连接有有第二放大电路，第二放大电路包括电阻R11、电阻R12和TL082放大器B，电阻R11、R12并联连接于TL082运算放大器的正向输入端， TL082放大器B的反向输入端与输出端连接；点火信号经过TL082放大器B运放后的射极跟随整形输出out1引脚；数据采集模块为采用NI的PCI-6221数据采集卡，数据采集卡有两个输入：输入1为单片机的波形合成激励out引脚，输入2为ECU的ignite点火信号经过运放后的射级跟随整形输出out1引脚，并且通过分压电路把200v左右的输出压制在数据采集卡可接受的范围内输入。

另外，如图5所示，电源模块包括电源电路，电源电路由变压器、整流桥、LM7812稳压芯片、LM7912稳压芯片、LM7805稳压芯片和若干电容组成， LM7812稳压芯片的输入端与LM7912稳压芯片的输入端与整流桥的输出端连接， LM7812稳压芯片的接地端与LM7912稳压芯片的接地端连接， LM7812稳压芯片的输出端与LM7912稳压芯片的输出端与LM7805稳压芯片的输入端连接。系统电源由220v输入后外接9v带中间抽头的变压器，过全桥整流后，经LM7812与LM7912稳压芯片，可得到正负12v的电压，电源模块最后用LM7805稳压成5v供单片机系统使用。

发动机ECU点火测试系统还包括升压电路，升压电路采用12V转220V逆变稳压模块，与ECU模块连接。PC上位机上装载有用于设置串口参数、转速参数、采样参数及显示测试结果的LabVIEW软件，PC上位机的LabVIEW软件自动测试与记录测试数据，模拟手工机械模型的输入波形，实现计算机智能测试多个转速点与判断、记录测试结果的无纸化管理。

本实施例的工作原理如下：

首先，系统电源由220v输入后外接9v带中间抽头的变压器，过全桥整流后，经LM7812与LM7912稳压芯片，可得到正负12v的电压：一方面，为放大电路中的TL082放大器A、TL082放大器B提供电源；一方面，12V转220V逆变提供ECU输入电源；再经LM7805稳压为5V电源供单片机系统使用。

通过PC上位机上装载的LabVIEW软件输入转速参数及采样参数，单片机控制模块接收数据进行运算后合成转速方波信号经第一放大电路运放后输出out引脚；ECU的ignite点火信号经第二放大电路运放后的射级跟随整形输出out1引脚； PCI-6221数据采集卡的输入端与out引脚、out1引脚连接，采集转速信号与点火信号并输出至PC上位机，LabVIEW软件分析转速信号与点火信号，并计算点火提前角，判定ECU是否正常工作。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。